Похідні ендикового ангідриду, які мають фунгібактерицидну активність

Реферат: Похідні ендикового ангідриду - ендо-3-(піридин-2-ілкарбамоїл)біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2карбонова кислота, ендо-3-(піперидин-1-карбоніл)біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2-карбонова кислота, ендо-2-(4-толіл)-3а, 4,7,7а-тетрагідро-1Н-4,7-метаноізоіндол-1,3(2Н)-діон, ендо-3-(4толілкарбамоїл)біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2-карбонова кислота, ендо-3-((1,5-диметил-3-оксо2-феніл-2,3-дигідро-1Н-піразол-4-іл)карбамоїл)біцикло[2.2.1]-гепт-5-ен-ендо-2-карбонова кислота, ендо-3-((4-хлор-2-метилфеніл)карбамоїл)-біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2-карбонова кислота, які мають фунгібактерицидну активність. UA 117299 U (12) UA 117299 U UA 117299 U 5 10 15 20 Корисна модель належить до сільського господарства і може бути використана для протруювання насіння різних культур, яке у свою чергу є одним із найбільш ціленаправлених, ефективних, економічно доцільних та екологічно малонебезпечних заходів. Оскільки використання хімічних способів захисту рослин та їх насіння в сільськогосподарській галузі включає певний економічний ефект, важливість розробки нових протруювачів не викликає сумнівів. Середньосвітовий рівень втрат врожаю від ураження посівів фітопатогенами складає близько 20 %, тому проблема пошуку та створення нових високоефективних, конкурентноздатних вітчизняних фунгібактерицидів завжди актуальна. Залежність фітопатогенів від дії та концентрації відомих препаратів у свою чергу призводить до появи резистентних штамів, тому розробка нових фунгібактерицидів є природним процесом. Рівень фунгістатичної, фунгіцидної та бактерицидної активності похідних ендикового ангідриду 1-6, що заявляються, порівнювали з чотирма аналогами, які наразі використовують в сільському господарстві. Найближчими аналогами до заявлених каркасних амінів за дією є тетраметилтіурамдисудьфід (ТМТД, Тірам, сполука 7), який широко використовується в сільському господарстві у країнах СНД [1-3]. Основним недоліком цього препарату є те, що проміжні продукти виробництва ТМТД дуже токсичні і вибухонебезпечні. ТМТД належить до середньотоксичних препаратів, ЛД50 для пацюків 450 мг/кг. Крім цього норми витрат препарату, в залежності від культури, коливаються від 2 до 8 кг на 1 τ насіння, що досить багато. Інші використані аналоги - це Бенлат (Фундазол, сполука 8), рекомендований як протруювач та для обробки в період вегетації різних культур [2, 3], та Хлорамін 9 [4], який є одним із найсильніших бактерицидних препаратів. Як аналог за хімічною структурою нами взято 2хлороетилфосфонову кислоту (Етрел, сполука 10) [3, 5]. O S CH3 H3 C S N S S N Cl N HO N CH3 P OH H N H 7 30 H NH CH3 O 25 O OCH3 N Cl 8 9 10 Задачею корисної моделі є розширення асортименту вітчизняних протруювачів з високою активністю та широким спектром фунгібактерицидної дії. Поставлена задача вирішується використанням похідних ендикового ангідриду: ендо-3(піридин-2-ілкарбамоїл)біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2-карбонова кислота 1, ендо-3-(піперидин1-карбоніл)біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2-карбонова кислота 2, ендо-2-(4-толіл)-3а, 4,7,7атетрагідро-1Н-4,7-метаноізоіндол-1,3(2Н)-діон 3, ендо-3-(4-толілкарбамоїл)біцикло[2.2.1]гепт-5ен-ендо-2-карбонова кислота 4, ендо-3-((1,5-диметил-3-оксо-2-феніл-2,3-дигідро-1Н-піразол-4іл)карбамоїл)біцикло-[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2-карбонова кислота 5, ендо-3-((4-хлор-2метилфеніл)карбамоїл)біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2-карбонова кислота 6, які мають фунгібактерицидну активність. 35 COOH H N COOH N N O N 2 O CH3 3 4 COOH H N CH3 N O O COOH CH3 CH3 H N N O Cl 5 6 1 H N CH3 O O 1 COOH O UA 117299 U 5 10 15 Додатковий позитивний момент використання сполук 1-6 пов'язаний з їх синтезом із дициклопентадієну (ДЦПД) - багатотоннажного відходу коксохімічної та нафтопереробної промисловості [6]. Методики синтезу, фізико-хімічні властивості, параметри ІЧ-спектрів та 1 спектрів ЯМР Н заявлених сполук 1-6 наведено в роботах [7-9]. Приклад 1. Визначення фунгістатичної активності. Фунгістатичну активність сполук визначено в лабораторних умовах за стандартним методом [10]. У контролі тільки живильне середовище. У дослідних варіантах в чашки Петрі з агаризованим картопляно-сахарозним середовищем вносили визначену кількість препарату. Вивчали дію сполук у концентраціях 0,01 і 0,05 % за діючою речовиною. Після цього чашки засівали шматочками міцелію (0,1-0,3 мм) фітопатогенних грибів Fusarium oxysporum, Botrytis cinerea, Penicillum expansion, Cladosporium herbarum та Aspergillus niger. Чашки інкубували протягом 5 діб при температурі 22±2 °C. Ступінь гальмування росту міцелію проводили по формулі Еббота, рахуючи діаметр колоній контрольних тест-грибі в та діаметр колоній грибів на чашках з препаратами в процентах до контролю. Повторність дослідів 4-х кратна. Результати випробувань сполук 1-6, аналогів 7, 8 та 10 наведено в таблиці 1. Таблиця 1 Фунгістатична активність сполук № 1 2 3 4 5 6 7 8 10 20 25 30 35 Конц. препарату в середовищі, % 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 Гальмування росту міцелію у різних видів грибів, % до контролю Fusarium Botrytis Penicillum Cladosporium Aspergillus niger oxysporum cinerea expansum herbarum 75,0 80,0 75,5 88,0 85,0 78,5 85,0 80,0 90,0 92,5 58,5 60,0 68,5 70,0 50,0 65,5 70,0 75,0 78,0 65,0 65,5 70,0 75,5 80,0 75,0 70,0 74,5 82,5 90,0 78,5 78,5 68,0 62,0 65,0 70,0 85,5 75,0 70,0 72,5 78,0 72,0 68,0 70,0 60,0 55,5 80,0 75,0 75,0 65,5 70,0 75,0 80,0 88,5 90,0 85,0 88,0 85,5 95,5 100,0 90,0 88,5 90,0 90,0 100,0 90,0 95,0 95,0 100,0 100,0 95,0 65,5 72,5 75,0 78,0 78,0 70,0 75,5 78,5 82,5 78,5 20,0 40,0 28,5 32,5 30,0 25,5 46,5 35,0 40,0 38,0 Як видно із таблиці 1, активність речовини 6 знаходиться майже на рівні найбільш сильного універсального протруйнику ТМТД 7. Всі випробувані речовини 1-6 знаходяться на рівні або трохи перевершують дію Бенлату 8 і є значно активніші за аналог 10. При цьому були випробувані промислові зразки речовин 7, 8, 10 у вигляді специфічної препаративної форми, що містить у собі не тільки основну (діючу) речовину, але й цілий ряд домішок, серед яких є й такі, за рахунок яких активність істотно зростає. Заявлені речовини 1-6 було випробувано в чистому вигляді без домішок, отже активність речовин навіть на рівні аналогів за дією достатня для подальшої роботи зі створення препаративних форм на їхній основі. Найбільш активні сполуки 1, 3 та 6 представляють безсумнівний практичний інтерес і можуть бути використані для боротьби з такими небезпечними хворобами рослин, як кореневі гнилі зернових і овочевих рослин (Fusarium oxysporum), сіра гниль буряка, полуниці, суниці та інших рослин (Botrytis cinerea), вторинними ураженнями в комплексі із двома попередніми видами грибів (Penicillum expansion), різні ураження листя, стебла, колосся зернових культур (Cladosporium herbarum). Досвід показує, що випробувані речовини будуть ефективні в боротьбі з іншими хворобами рослин. Сполуки 4, 5 мають більш вибіркову фунгістатичну дію на збудників різних хвороб. Їхній спектр дії є вужчим, але вони також можуть мати практичне значення. Їх активність на рівні Бенлату 8 може бути використана для боротьби із хворобами рослин, які перераховані вище. 2 UA 117299 U 5 Приклад 2. Визначення фунгіцидної активності. Фунгіцидну активність сполук 1-6 визначали в лабораторних дослідах за стандартним методом [10]. Величину активності виражено в ступені гальмування проростання спор грибів у % до контролю. У контролі тільки водне середовище. У дослідному варіанті в середовище вносили препарат у концентрації 0,001 %. Даний вид активності дає додаткову характеристику препарату. Якщо фунгістатична активність характеризує "лікувальні" властивості сполуки, то фунгіцидна активність характеризує "профілактичні" властивості препарату. Пригнічуючи проростання спор, ми захищаємо рослину від хвороб. Результати випробувань препаратів наведені в таблиці 2. 10 Таблиця 2 Фунгіцидна активність сполук № сполуки 1 2 3 4 5 6 Аналог 7 (80 %-й змочувальний порошок) Аналог 10 (96 %-й препарат) 15 20 25 30 Концентрація препарату, % 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 Гальмування проростання спор грибів, % до контролю Helminthosporium satirum Botrytis cinerea 85 75 65 55 80 70 65 60 65 55 90 80 0,001 95 85 0,001 33 25 При вивченні фунгіцидної активності сполук 1-6 виявлені, в основному, ті ж закономірності і особливості дії речовин, що і при вивченні їх фунгістатичної дії. Сполуки 1, 3 та 6 виявили високу фунгіцидну активність, близьку до аналога 7, і можуть бути використані як профілактичні засоби боротьби із хворобами. Досвід досліджень показує, що якщо чиста випробувана речовина є менш активною ніж аналог на 10-15 %, вона становить практичний інтерес, тому що препарати порівняння завжди беруться у вигляді товарної препаративної форми, куди входять різні добавки. Приклад 3. Визначення бактерицидної активності. Бактерицидну активність сполук визначено в лабораторних дослідах за стандартним методом [11]. У чашки Петрі заливали стандартизований м'ясо-пептонний агар (ΜΠΑ). На 100 мл ΜΠΑ вносили 4 мл суспензії мікробу певного виду (Xanthomonas malvaclarum, Erwinia phytophthora, Pseudomonas cerasi). Суспензію готували за стандартом мутності на 10 ОД. У лунки на застиглий ΜΠΑ вносили розчин препарату для дослідження в концентрації 500 мкг/мл. Ця концентрація є "відсікаючою", тому що аналог 9 у цій концентрації повністю пригнічує ріст бактерій (гальмування росту по всім видам бактерій дорівнює 100 %). Після внесення препарату чашки ставили в термостат на 24 години при температурі 36,6±0,2 °C. Величину активності сполук 1-6 оцінено по діаметру зон в чашках Петрі і виражено в ступені гальмування росту бактерій у % до контролю. Повторність дослідів 4-х кратна. Результати випробувань наведено в таблиці 3. Таблиця 3 Бактерицидна активність сполук № сполуки 1 2 3 4 Гальмування росту різних видів бактерій, % до контролю Xanthomonas malvacearum Ervinia phylophtora Pseudomonas cerasi 100 75 75 50 60 60 100 100 85 50 25 50 3 UA 117299 U 5 6 Аналог 9 (3 %-й препарат) Аналог 10 (96 %й препарат) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 25 75 25 50 25 50 100 100 100 10 15 10 Найбільш сильно ріст колоній бактерій пригнічують препарати 1 та 3, їх активність знаходиться на рівні аналога 9 і значно перевершує (як і у всіх інших зразків 2, 4-6) дію аналога 10. Отримані результати дозволяють намітити шляхи створення нових більш активних бактерицидів. Практичне значення може мати сполука 3 для боротьби з різними бактеріозами огірків, капусти, моркви, оскільки ці бактеріози викликаються комплексом мікроорганізмів, де одне із провідних місць належить бактерії Ervinia phytophtora. Речовини 1 і 3 близькі за характером дії на бактерії. Більш активна сполука 3. Обидві речовини не поступаються аналогу 9 за бактерицидною дією на Xanthomonas malvacearum, що є головним збудником більшості бактеріозів сільськогосподарських рослин. За рахунок застосування цих препаратів можна боротися з бактеріозами огірків, сої, полуниці, суниці, баштанних (диня, кабачки, гарбуз), пасльонових (картопля й ін.) і багатьох інших видів рослин. При цьому необхідно відзначити, що сполуки 1 і 3 не мають інгібуючої дії на ріст рослин і схожість насіння [12], тобто вони можуть застосовуватися як для обприскування рослин, так і для протравлення насіння. Слід зазначити, що речовини 1 і 3 проявляють крім того високу фунгіцидну активність, тобто вони можуть застосовуватися як препарати комплексної фунгібактерицидної дії (подвійного призначення), що може дати більшу ефективність і більш високий економічний ефект. Із матеріалів заявки видно, що сполуки 1-6 (особливо 1, 3 та 6) можуть знайти застосування як ефективні протруювачі з комплексною фунгібактерицидною дією. Джерела інформації: 1. Пат. 2122539 РФ, МПК С07С 333/32, В09В 3/00. Способ утилизации токсичного пестицида Тирама / Антошин А.Э., Лобур А.Ю., Тугушов В.И., Фролова Т.П. - № 940271 16/04; Заявл. 18.07.1994; Опубл. 27.1 1.1998. 2. Мельников Η.П., Баскаков Ю.А. Химия гербицидов и стимуляторов роста растений. - М.: Госхимиздат, 1962. - 723 с. 3. Справочник по пестицидам / Мельников Н.Н., Новожилов К.В., Белан С.Р., Пылова Т.Н. М.: Химия, 1985. - 352 с. 4. Заявка 2009121754 РФ, МПК С01В 21/09. Способ синтеза стабильного окислительного биоцида / Гупта Α., Рамеш М., Эллиотт Р. - № 2009121754/05; Заявл. 26.12.2007; Опубл. 10.02.2011. 2 5. А.с. СССР 298093, МПК А01N 5/00. Регулятор роста растений / Фритц К.Д., Эвлис У.Ф. № 1221139/30-15; Заявл. 23.02.1967; Опубл. 22.02.1968 // Офиц. бюлл. Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки. - 1971, №10. 6. Онищенко А.С. Диеновый синтез. - М.: Изд. АН СССР, 1963. - 650 с. 7. Ацилирование аминопиридинов и родственных соединений эндиковым ангидридом / Л.И. Касьян, И.Н. Тарабара, В.А. Пальчиков, О.В. Крищик, А.К. Исаев, А.О. Касьян / Журн. орган. химии. - 2005. - Т. 41. - Вып. 10. - С. 1561-1570. 8. Продукты взаимодействия эндикового ангидрида с циклическими аминами и их гетероциклизация / Л.И. Касьян, В.А. Пальчиков, И.Н. Тарабара, О.В. Крищик, А.О. Касьян, СВ. Шишкина, О.В. Шишкин // Журн. орган, химии. - 2006. - Т. 42. - Вып. 11. - С. 1655-1665. 9. Продукты взаимодействия эндикового ангидрида с ароматическими аминами и их окисление в условиях реакции Прилежаева / В.А. Пальчиков, И.Н. Тарабара, С.А. Придьма, С.И. Оковитый, Т.В. Петрова, Л.И. Касьян // Вопросы химии и химической технологии. - 2006. № 5. - С. 78-86. 10. Методические указания по определению фунгицидной активности новых соединений. ВНИИХСЗР, отд. ВНИИТЭХИМ. - Черкассы, 1984. - 25 с. 11. Γ.Η. Перший. Химиотерапия. - Μ.: Медгиз. - 1970. - 471 с. 12. Рострегулирующая активность амидокислот и имидов, содержащих норборненовый фрагмент / Касьян Л.И., Бондаренко Я.С, Карабанов Ю.В., Крищик О.В. // Вісник Дніпропетровського університету. - Хімія, 2010. - Т. 18, вип. 16. - С. 50-55. 4 UA 117299 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Похідні ендикового ангідриду - ендо-3-(піридин-2-ілкарбамоїл)біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2карбонова кислота 1, ендо-3-(піперидин-1-карбоніл)біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2-карбонова кислота 2, ендо-2-(4-толіл)-3а,4,7,7а-тетрагідро-1Н-4,7-метаноізоіндол-1,3(2Н)-діон 3, ендо-3-(4толілкарбамоїл)біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2-карбонова кислота 4, ендо-3-((1,5-диметил-3оксо-2-феніл-2,3-дигідро-1Н-піразол-4-іл)карбамоїл)біцикло[2.2.1]-гепт-5-ен-ендо-2-карбонова кислота 5, ендо-3-((4-хлор-2-метилфеніл)карбамоїл)-біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2-карбонова кислота 6, які мають фунгібактерицидну активність: COOH H N COOH N N N H N CH3 O O 1 COOH O , 2 CH3 O O , 3 , 4 COOH H N CH3 N O O COOH CH3 CH3 H N N O Cl 5 , 6 . Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5 ,